Zmień prędkość pulsusupermocny ultrakrótki laser
Super ultrakrótkie lasery odnoszą się ogólnie do impulsów laserowych o szerokości impulsu dziesiątek i setek femtosekund, mocy szczytowej terawatów i petawatów, a ich skupiona intensywność światła przekracza 1018 W/cm2. Super ultrakrótki laser i jego generowane źródło super promieniowania oraz źródło cząstek o wysokiej energii mają szeroki zakres wartości zastosowania w wielu podstawowych kierunkach badań, takich jak fizyka wysokich energii, fizyka cząstek, fizyka plazmy, fizyka jądrowa i astrofizyka, a wyniki badań naukowych mogą następnie służyć odpowiednim branżom high-tech, opiece zdrowotnej, energetyce środowiskowej i bezpieczeństwu obrony narodowej. Od czasu wynalezienia technologii wzmacniania impulsów ćwierkających w 1985 r., pojawienie się pierwszego na świecie wato-watalaserw 1996 r. i ukończenie pierwszego na świecie lasera o mocy 10 uderzeń w 2017 r., celem super ultrakrótkiego lasera w przeszłości było głównie osiągnięcie „najintensywniejszego światła”. W ostatnich latach badania wykazały, że w warunkach utrzymywania impulsów super lasera, jeśli można kontrolować prędkość transmisji impulsów super ultrakrótkiego lasera, może to przynieść dwukrotnie lepszy wynik przy połowie wysiłku w niektórych zastosowaniach fizycznych, co ma zmniejszyć skalę super ultrakrótkiego laseraurządzenia laserowe, ale ulepszyć jego skuteczność w eksperymentach z fizyką laserową o silnym polu.
Zniekształcenie czoła impulsu ultramocnego ultrakrótkiego lasera
Aby uzyskać moc szczytową przy ograniczonej energii, szerokość impulsu jest zmniejszana do 20~30 femtosekund poprzez zwiększenie szerokości pasma wzmocnienia. Energia impulsu obecnego 10-watowego ultrakrótkiego lasera wynosi około 300 dżuli, a niski próg uszkodzenia kratki kompresora sprawia, że apertura wiązki jest na ogół większa niż 300 mm. Wiązka impulsów o szerokości impulsu 20~30 femtosekund i aperturze 300 mm łatwo przenosi zniekształcenie sprzężenia czasoprzestrzennego, zwłaszcza zniekształcenie czoła impulsu. Rysunek 1 (a) pokazuje czasoprzestrzenne rozdzielenie czoła impulsu i czoła fazy spowodowane przez dyspersję roli wiązki, a pierwszy pokazuje „czasoprzestrzenne pochylenie” względem drugiego. Drugim jest bardziej złożona „krzywizna czasoprzestrzeni” spowodowana przez układ soczewek. RYS. 1 (b) pokazuje efekty idealnego czoła impulsu, nachylonego czoła impulsu i zagiętego czoła impulsu na przestrzenno-czasowe zniekształcenie pola świetlnego na celu. W rezultacie intensywność skupionego światła jest znacznie zmniejszona, co nie sprzyja silnemu zastosowaniu pola super ultrakrótkiego lasera.
Rys. 1 (a) pochylenie czoła impulsu spowodowane przez pryzmat i kratkę oraz (b) wpływ zniekształcenia czoła impulsu na pole świetlne czasoprzestrzeni na tarczę
Kontrola prędkości impulsów o bardzo dużej mocyultrakrótki laser
Obecnie wiązki Bessela wytwarzane przez stożkową superpozycję fal płaskich wykazały wartość zastosowania w fizyce laserów o wysokim polu. Jeśli stożkowo nałożona wiązka impulsów ma osiowo symetryczny rozkład czoła impulsu, wówczas geometryczne natężenie środka wygenerowanego pakietu fal rentgenowskich, jak pokazano na rysunku 2, może być stałe nadświetlne, stałe podświetlne, przyspieszone nadświetlne i zwolnione podświetlne. Nawet połączenie odkształcalnego lustra i modulatora światła przestrzennego typu fazowego może wytworzyć dowolny przestrzenno-czasowy kształt czoła impulsu, a następnie wytworzyć dowolną kontrolowaną prędkość transmisji. Powyższy efekt fizyczny i jego technologia modulacji mogą przekształcić „zniekształcenie” czoła impulsu w „kontrolę” czoła impulsu, a następnie zrealizować cel modulacji prędkości transmisji ultra-silnego ultra-krótkiego lasera.
FIG. 2 (a) stałe, szybsze od światła, (b) stałe, podświetlne, (c) przyspieszone, szybsze od światła i (d) spowolnione, podświetlne impulsy światła generowane przez superpozycję znajdują się w geometrycznym środku obszaru superpozycji.
Chociaż odkrycie zniekształcenia czoła impulsu nastąpiło wcześniej niż w przypadku lasera super ultrakrótkiego, było szeroko omawiane wraz z rozwojem lasera super ultrakrótkiego. Przez długi czas nie sprzyjało to realizacji głównego celu lasera super ultrakrótkiego – ultrawysokiej intensywności światła skupiającego, a naukowcy pracowali nad tłumieniem lub eliminowaniem różnych zniekształceń czoła impulsu. Dzisiaj, gdy „zniekształcenie czoła impulsu” rozwinęło się w „kontrolę czoła impulsu”, osiągnięto regulację prędkości transmisji lasera super ultrakrótkiego, zapewniając nowe środki i nowe możliwości zastosowania lasera super ultrakrótkiego w fizyce laserów wysokiego pola.
Czas publikacji: 13-05-2024